Miniaturisierung dank geregeltem Laserlöten

Redakteur: Dr. Anna-Lena Gutberlet

Die Packungsdichten auf immer kleineren elektronischen Baugruppen erhöhen sich stetig, wodurch die Anforderungen an das Löten dieser Bauteile steigen. Um empfindliche Bauteile vor zu großen Hitzeeinwirkungen zu schützen, setzt EUTECT Diodenlaser für ein punktgenaues, schnelles und definierbares Löten ein.

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EUTECT setzt seit Jahren Diodenlaser für ein punktgenaues, schnelles und definierbares Löten in ihren kundenspezifischen Lötanlagen ein.
EUTECT setzt seit Jahren Diodenlaser für ein punktgenaues, schnelles und definierbares Löten in ihren kundenspezifischen Lötanlagen ein.
(Bild: Eutect)

Für Matthias Fehrenbach, Geschäftsführer der EUTECT GmbH, liegen die Vorteile des Laserlötens klar auf der Hand: „ Im Gegensatz zu anderen selektiven Lötverfahren entfällt beim Laserlöten der direkte, mechanische Kontakt zur Lötstelle. D.h., dass wir andere selektive Lötverfahren gerade bei engen Platzverhältnissen auf der Leiterplatte nicht einsetzen können. Hier kommt für uns nur das Laserlöten in Frage.“

Ein besonderes Augenmerk fällt dabei auf die Laserquelle. Laserstrahlquellen werden in verschiedene Kategorien aufgeteilt. Unterschieden werden Gas-, Festkörper-, und Halbleiterlaser. Dabei ist das laseraktive Medium wichtig, da dieses die Wellenlänge sowie die Strahlenqualität vorgibt.

Die Strahlenqualität ist entscheidend für die Fokussierbarkeit und die Energiedichte des Lasers. Beim Laserlöten, werden mittlere oder geringe Energiedichten benötigt. Dabei müssen die Lötstelle und das Lot effizient und homogen erwärmt werden, ohne das Material zu verbrennen.

„Das Lot muss die Laserenergie gut aufnehmen und in Wärme umsetzen. Nur so schaffen wir eine gute Verbindung zwischen den Oberflächen“, so Fehrenbach.

Auf Grund der Miniaturisierung werden die Lötstellen immer kleiner. Sie bewegen sich in Bereichen von < 200 μm bis zu wenigen Millimetern. Daher ist es wichtig, dass der Fokus des Laserstrahls positionsgenau gebündelt werden kann.

„Für uns hat sich der Diodenlaser bei unseren Anwendungen durchgesetzt, da er eine Reihe von Vorteilen bietet“, erklärt Fehrenbach. So besitzt der Diodenlaser eine leicht zu regulierende Ausgangsleistung. Die Leistung kann stufenlos bis in den kHz-Bereich angepasst werden, wodurch der Laser schnell auf Energieschwankungen reagieren kann.

Ein weiterer Vorteil ist die Strahlenfokussierung, wodurch der Laser in der Lage ist, Lötstellen von 180 μm zu löten. Auf Grund der Fokussierung mit Festbrennweite erfolgt die Energieeinbringung lokal begrenzt und punktgenau, wodurch eine thermische Belastung der Bauteile in der näheren Umgebung reduziert werden kann.

Beim gesamten Lötprozess ist der Temperatur-Zeit-Verlauf von entscheidender Bedeutung. Der Diodenlaser kann nach einem vorgegebenen Verlauf geregelt werden. Unter anderem kann dafür ein berührungsloses Temperaturmesssystem eingesetzt werden, das den Wärmeeintrag bezüglich der prozess- und produktspezifischen Anforderungen regelt.

Alle Verlaufsänderungen werden vom System aufgezeichnet und sind für Qualitätssicherungsmaßnahmen abrufbar. In Kombination mit der ebenfalls regelbaren Drahtzufuhr erhält der Kunde ein System, das reproduzierbare Lotmengen und –verbindungen garantiert.

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